Sécheresse et agriculture Réduire la vulnérabilité de l agriculture à un risque accru de manque d eau Expertise scientifique collective Rapport d'expertise réalisé par l'inra à la demande du Ministère de l'agriculture et de la Pêche Photo : Philippe Debaeke Octobre 2006
Sécheresse et agriculture Réduire la vulnérabilité de l'agriculture à un risque accru de manque d'eau Une Expertise scientifique collective réalisée par l'inra à la demande du Ministère de l'agriculture et de la pêche (MAP) Octobre 2006
Pour citer le rapport : Amigues J.P., P. Debaeke, B. Itier, G. Lemaire, B. Seguin, F. Tardieu, A. Thomas (éditeurs), 2006. Sécheresse et agriculture. Réduire la vulnérabilité de l'agriculture à un risque accru de manque d'eau. Expertise scientifique collective, Rapport, INRA (France), 380 pages + annexes Ce rapport a été élaboré par les experts scientifiques sans condition d'approbation préalable par les commanditaires ou l'inra. La liste des auteurs et contributeurs de l'expertise figure en. Responsable de la publication : Bernard Itier, Président du Centre INRA de Montpellier itier@ensam.inra.fr Secrétariat d'édition : Unité Expertise scientifique collective, INRA Institut National de la Recherche Agronomique 147 rue de l'université - 75338 Paris cedex 07 Tél : + 33(0)1 42 75 90 00 Fax : + 33(0)1 47 05 99 66
Sommaire Introduction 7 1. Sécheresse et agriculture : état des lieux et enjeux 10 1.1. Sécheresses, sensibilité des productions agricoles au manque d'eau et impacts de l'agriculture sur les ressources en eau 11 1.1.1. Sécheresse, climat et hydrologie 12 1.1.1.1. Le cycle de l eau 1.1.1.2. Le bilan hydrique et le bilan d énergie de surface 1.1.1.3. Le bilan hydrologique 1.1.1.4. La ressource en eau et l agriculture : définitions de la sécheresse 1.1.1.5. Effet de l agriculture sur la ressource en eau et le climat en France 1.1.1.6. La ressource en eau en France s 1.1.2. Perception de la sécheresse par la plante. Conséquences sur la productivité et sur la qualité des produits récoltés 49 1.1.2.1. Définitions de la sécheresse pour la plante 1.1.2.2. Conséquences de la sécheresse sur le fonctionnement des plantes 1.1.2.3. Expression des gènes 1.1.2.4. Conséquences de périodes de déficit hydrique sur la qualité des produits récoltés 1.1.2.5. Conséquences en termes de stratégies de tolérance à la sécheresse et de tolérances relatives de différentes espèces au déficit hydrique 1.1.3. Sensibilité à la sécheresse des systèmes de culture (grandes cultures, vigne et arboriculture fruitière) 68 1.1.3.1. La sécheresse agricole dans le contexte français 1.1.3.2. Les impacts annuels et pluriannuels de la sécheresse 1.1.3.3. Réaction des agriculteurs face à la sécheresse 1.1.3.4. Le conseil en irrigation 1.1.4. Sensibilité à la sécheresse des systèmes fourragers et de l élevage des herbivores 88 1.1.4.1. Introduction 1.1.4.2. La variabilité de la production des prairies en fonction du climat. Outils d analyse 1.1.4.3. L ajustement à la variabilité du climat fait partie inhérente des systèmes fourragers et des systèmes d élevage des ruminants 1.1.4.4. Les dégâts de la sécheresse sur les prairies naturelles 1.1.4.5. La sécheresse chez les herbivores 1.1.4.6. Adaptation régionale des systèmes d élevage d herbivores aux conditions de sécheresse 1.1.5. Impacts des modes d occupation des sols par l agriculture sur la recharge des aquifères et la gestion des ressources en eau 108 1.1.5.1. Problématique territoriale de la gestion des ressources en eau 1.1.5.2. Des tentatives de simulation de l Infiltration Efficace 1.1.5.3. L utilisation des systèmes de fonctionnement de culture 1.1.5.4. Conclusion ESCo "Sécheresse et agriculture" 3
1.2. Usages agricoles et ressource en eau 127 1.2.1. Eau et usages agricoles en France 130 1.2.1.1. Etat des lieux de l usage agricole de l eau en France 1.2.1.2. Diversité régionale des problèmes de sécheresse, de pénurie d eau et de gestion quantitative de la ressource 1.2.1.3. La petite hydraulique agricole : les retenues collinaires 1.2.1.4. Impacts des sécheresses passées 1.2.1.5. Economie de l irrigation 1.2.2. Le droit de l eau 146 1.2.2.1. L eau objet de protection 1.2.2.2 L eau objet de conciliation 1.2.2.3 L eau objet d appropriation 1.2.3. Les dispositifs et les acteurs de l eau 157 1.2.3.1. Les acteurs de l eau : le rôle de l Etat 1.2.3.2. Les acteurs locaux 1.2.4. Territoires et acteurs 161 1.2.4.1. Les dynamiques de l irrigation 1.2.4.2. Les territoires hydrauliques. Qui irrigue, comment et où? 1.2.4.3. L eau et ses usages dans les dynamiques territoriales. De l eau support à l eau facteur de développement 1.2.5. Gestion collective localisée 173 1.2.5.1. Evolution de la gestion de la sécheresse dans l action publique 1.2.5.2. Une situation de dérégulation croissante de la gestion quantitative de l eau 1.2.5.3. Les voies concrètes de régulation actuellement observables visant à gérer la pénurie en eau et à améliorer la gestion quantitative de l eau 1.3. Evolutions climatiques et économiques : enjeux et questions 208 1.3.1. Le changement climatique 209 1.3.1.1. Le contexte de l effet de serre et de son renforcement anthropique 1.3.1.2. Le changement climatique : les prédictions pour le futur 1.3.1.3. Le changement climatique : les impacts sur la production végétale 1.3.1.4. Le changement climatique : les évolutions récentes à l échelle globale 1.3.1.5. Les impacts observés sur les écosystèmes terrestres 1.3.1.6. Réchauffement climatique et ressources en eau 1.3.1.7. Conséquences pour l expertise 1.3.2. Enjeux économiques et politiques 225 1.3.2.1. Les conséquences de la réforme de la PAC 1.3.2.2. Les enjeux de la politique de l eau 2. Adaptations de l'agriculture au risque de sécheresse 241 2.1. Amélioration génétique de la tolérance des cultures à la sécheresse 242 2.1.1. Le progrès génétique déjà obtenu 243 2.1.1.1. Stratégies génétiques utilisées : sélection classique, sélection assistée par marqueurs, transgenèse 2.1.1.2. La sélection classique ESCo "Sécheresse et agriculture" 4
2.1.1.3. La sélection ciblée 2.1.1.4. Les transferts de gènes 2.1.2. Voies possibles pour l'amélioration de la tolérance au déficit hydrique 249 2.1.2.1. Cadre d'analyse 2.1.2.2. Les stratégies "conservatrices" : esquive et évitement 2.1.2.3. L'augmentation de l'efficience de l'eau 2.1.2.4. Les stratégies de maintien de la croissance 2.1.3. Conclusion 253 2.2. Adaptations agronomiques au risque de sécheresse 258 2.2.1. Systèmes de grande culture 259 2.2.1.1. Bases pour le raisonnement des itinéraires techniques en conditions d eau limitante 2.2.1.2. Cas des systèmes pas ou peu irrigués 2.2.1.3. Cas des systèmes fortement irrigués 2.2.1.4. Conclusion : Quelles solutions pour les systèmes de grande culture? 2.2.2. Cultures pérennes 307 2.2.2.1. Réduire la sensibilité des systèmes de culture à des sécheresses excessives 2.2.2.2. Evaluer l opportunité d introduire l irrigation 2.2.2.3. Gérer plus efficacement les systèmes irrigués 2.2.3. Systèmes fourragers et élevage 312 2.2.3.1. Le maïs ensilage, une ressource fourragère essentielle mais parfois remise en cause 2.2.3.2. Le sorgho grain ensilé, une alternative possible au maïs en région sèche avec des atouts environnementaux 2.2.3.3. Une stratégie fourragère pour valoriser au mieux les ressources naturelles en eau : pluies et réserves du sol 2.3. Adaptations socio-économiques au risque de sécheresse 323 2.3.1. Adaptation socio-économique à l échelle de l exploitation 324 2.3.1.1. Le manque d eau : la nécessaire analyse (micro-)économique 2.3.1.2. De l importance du timing de l irrigation 2.3.1.3. Evaluation économique du risque 2.3.1.4. Irrigation et risque de production : analyse empirique des stratégies 2.3.1.5. La valeur de l information 2.3.2. Assurances contre la sécheresse 336 2.3.2.1. Les mesures de couverture privées contre le risque de sécheresse 2.3.2.2. Expériences d assurances sécheresse 2.3.2.3. Les limites des modèles d assurance classiques 2.3.2.4. Les autres mesures de couverture contre le risque de sécheresse 2.3.2.5. Commentaires et esquisses de conclusions sur les assurances sécheresse 2.3.3. Adaptation collective à la sécheresse 342 2.3.3.1. Problématique américaine des marchés pour services écosystémiques 2.3.3.2. Les principes 2.3.3.3. Trois études de cas 2.3.3.4. Les enjeux du choix des instruments 2.3.3.5. Application à un nouveau cas australien 2.3.3.6. Critiques contre ces compensations et leurs conséquences gênantes 2.3.3.7. Des échanges de volumes d eau en Californie 2.3.3.8. Le Plan pour l Eau de la Californie ESCo "Sécheresse et agriculture" 5
2.3.3.9. Quelques questions relatives à la gestion collective dans le cas français 2.3.3.10. Conclusion 2.3.4. Les outils économiques dans le cadre de la politique de l eau 359 2.3.4.1. Accroître les disponibilités 2.3.4.2. Régulation de la demande en eau agricole : restrictions ou tarification? 2.3.4.3. Solutions de second rang 2.3.4.4. Les marchés de droits 2.3.4.5. Conclusions Conclusions 371 s L'utilisation de l'eau dans une agriculture durable : le cas de l'unité Hydrogéologique de la Mancha Oriental (Espagne) Liste des experts Voir aussi deux études réalisées en 2006 pour le MAP, citées dans l'expertise ESCo "Sécheresse et agriculture" 6